本章節依據第三章之研究方法量測不同實驗參數下，跨臨界 CO2熱泵的性能。
關於此實驗測試的結果將在此章節進行討論。
因高壓測壓力的變化會導致系統製熱量的變化，若是維持相同的出水量，則 出水溫度會隨高壓變化而改變，這樣會導致系統變數過多，無法準確的預估系統 性能。為了使系統運作時可以維持熱水的出水溫度，利用變頻馬達與 PID 控制器 進行變流量的控制，使用 PLC 模組內部的 PID 控制器進行 PLC 控制程式的撰寫。
在出水溫度不足時，PID 控制器輸出較低的電壓使其出水流量減少以維持高溫的出 水;出水溫度過高時，PID 控制器輸出較高的電壓使其出水流量增加避免出水溫度 過高。
4.1 A、B 工況測試結果
以章節 3.1.2 的熱泵設計工況進行測試，測試的結果如表 4.1.1，可以看到本 研究之實驗機確實可以達到所要求的出水溫度，不論是 A 工況的高溫 90oC 出水、
或是 B 工況的中溫 65oC 出水。
因應不同的測試條件，可以利用電子膨脹閥控制器藉設定需要之高壓，測試 不同高壓壓力對系統性能的影響。以下章節針對不同的環境溫度下測試不同出水 溫的之運轉性能。
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4.2 環境溫度 30
oC、熱水 90
oC 出水之運轉性能
本實驗裝置使用 PID 控制器將熱泵出水溫度進行回授控制，再利用電子膨脹 閥控制器調整電子式膨脹閥的開度來改變系統高壓測壓力，分別測試高壓側壓力 在 100bar、110bar、120bar 的條件下，環境溫度 30oC 與出水溫度為 90oC 的系統性 能。
詳細的實驗結果如表 4.2.1 所示，由於高壓測壓力的提升是改變關小膨脹閥開 度的結果，這會使得系統冷媒質量流率的減少，使得冷媒對壓縮機冷卻能力下降，
造成壓縮機的吐出溫度的上升並且也會導致壓縮機耗功提升；但系統高壓壓力的 提昇會使得壓縮機吐出的溫度上升，也就是氣體冷卻器入口的溫度會得到提升，
此時氣體冷卻器的加熱功率變會顯著的上升。
從實驗的結果也可以發現在 110bar 的操作條件下，系統的性能係數與 100bar 和 120bar 的操作條件相比之下相對較低，這是因為在 110bar 的操作條件下，氣體 冷卻器的出口溫度都高於其他兩種操作條件，氣體冷卻器的出口溫度提升表示氣 體冷卻器是處於散熱不良的狀態，此時氣體冷卻器的入出口焓差減少，導致系統 加熱功率的下降；氣體冷卻器的出口溫度提升也使得進入電子膨脹閥前的冷媒溫 度提升，導致經膨脹後的蒸發器冷媒入口溫度上升，結果讓系統的對空氣的吸熱 能力(製冷能力)下降，最後便會使得系統的加熱性能係數下降。
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4.3 環境溫度 30
oC、熱水 65
oC 出水之運轉性能
測試高壓側壓力在 100bar、110bar、120bar 的條件下，環境溫度 30oC 與出水 溫度為 65oC 的系統性能。
詳細的實驗結果如表 4.3.1 所示，可以由實驗結果發現，隨者系統高壓側壓力 的提升，可以發現 110bar 與 120bar 的操作條件下，壓縮機的耗功比起 100bar 有顯 著的提升；但觀察不同高壓情況下的加熱功率，可以發現系統的加熱功率隨者高 壓的提升僅有些微的上升，結果顯示在 100bar 的操作條件下，系統的加熱性能係 數最高。
雖然在 120bar 的操作情況下，氣體冷卻器的出溫度最低，此時的加熱功率也 比 100bar 與 110bar 的操作條件高，但因為所提升的加熱功率比起建立高壓所需要 的壓縮耗功來的少，所以使得整體的加熱性能係數還是下降的。
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4.4 環境溫度-15
oC、熱水 85
oC 出水之運轉性能
測試高壓側壓力在 115bar、120bar、125bar 的條件下，環境溫度-15oC 與出水 溫度為 85oC 的系統性能。
環境溫度-15oC、熱水 85oC 出水之詳細的實驗結果如表 4.4.1，從實驗結果可 以看出與常溫下的操作相比，壓縮機的壓縮比由 3 左右變化至 6，理論上來說壓縮 功應該提升許多，但因為操作於低溫的條件下，使得壓縮機的入口壓力及溫度都 非常的低，結果讓壓縮機本體得以充分冷卻，所以耗功並沒有很明顯的上升。
但也因為操作於非常低溫的狀態，使得對環境吸收的熱也變得很少，可以看 出蒸發器吸熱功率幾乎沒變(加熱功率減壓縮機耗功為蒸發器吸熱功率)，另一方面 也可以從氣體冷卻器出口溫度看出，系統的散熱非常的良好，此環境溫度下操作 的氣體冷卻器出口溫度都低於 30oC，這表示系統的熱量幾乎都已經傳給的水，也 可以發現壓縮機出口溫度與系統高壓成正比，系統高壓提升的同時，會使得氣體 冷卻器的入出口溫差上升，但質量流率會因膨脹閥的關小而減少，結果使得系統 的加熱功率提升的非常的少，系統加熱功率的提升都是因為高壓提升使得壓縮機 耗功提升的結果，結果使得 COP 並沒有明顯的變化。
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4.5 環境溫度-15
oC、熱水 65
oC 出水之運轉性能
測試高壓側壓力在 115bar、120bar、125bar 的條件下，環境溫度-15oC 與出水 溫度為 65oC 的系統性能。
環境溫度-15oC、熱水 65oC 出水之詳細的實驗結果如表 4.5.1，從實驗結果可 以發現同樣在環境溫度-15oC 的情況下，85oC 與 65oC 的結果非常相似，但 65oC 出 水工況下之氣體冷卻器水測的流量將近是 85oC 出水工況下的兩倍，使得氣體冷卻 器的溫度比起 85oC 出水工況下低了 10oC 左右，這也使得氣體冷卻器的加熱功率 比 85oC 出水工況下高出了將近 3kW，但壓縮機的耗功並沒有因為水側流量的提升 而降低，而是幾乎一樣，所以可以得知，在系統散熱極為良好的情況下，壓縮機 的耗功僅受到高壓變化影響。
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圖 4.6.1、環境溫度 30oC、不同出水溫度下，加熱功率 vs 氣體冷卻器出口壓 力
圖 4.6.2、環境溫度-15oC、不同出水溫度下，加熱功率 vs 氣體冷卻器出口壓 力
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圖 4.6.3、出水溫度 65oC、不同環境溫度下，加熱功率 vs 氣體冷卻器出口壓 力
4.7 實驗結果與理論經驗式比較
從實驗結果可以發現氣體冷卻器的壓力對 CO2熱泵的性能影響是非常重要的 因數，根據 Wang 等人[12]的研究結果發現最佳氣體冷卻值的壓力與是環境溫度以 及熱水出水溫度的函數，因此將本研究成果與 Wang 等人[12]所做的最佳氣體冷卻 器壓力經驗式進行比對，雖然此經驗式使用熱水出水溫度範圍只有到 80oC，但是 從 Wang 等人[12]的實驗結果來看，熱水出水溫度提升對最佳氣體冷卻器壓力僅是 線性的變化，這也說明了此經驗適用於更高出水溫度的可行性。
本研究的實驗結果與理論經驗式的比對如的表 4.7.1、表 4.7.2，比對結果可 以發現，與經驗式誤差的較小的實驗值，也就是比較靠近最佳氣體冷卻器壓力的 實驗結果比起相同環境溫度的操作條件下 COP 都還要高，這也說明了對氣體冷卻 器壓力控制的重要性。
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